5- Üretim Paradigmalarının Yeniden Tanımlaması: Geleneksel Yöntemlerle Karşılaştırıldığında Katmanlı İmalatın Gücünü Ortaya Çıkarmak

Eklemeli imalatın Geleneksel imalat yöntemleri ile kıyaslanması

Talaşlı imalat; metal, plastik, ahşap gibi malzemelere üzerinden veya iç kısmından malzeme kaldırarak şekil verme işlemidir. Başka bir tabirle;  Bir malzemeye istenen özellikleri kazandırmak için( yüzey, şekil ve boyut) için bir takım ve güç kullanarak yapılan, iş parçası üzerinden tabaka şeklinde malzeme kaldırma işlemine  talaşlı imalat denir. Ayrılan malzeme tabakasına talaş denir. CNC genel olarak bilgisayar ile kontrol edilen  sistemlerdir. Bu teknolojileri  Çıkarma, döküm, biçimlendirme olarak ayırabiliriz. CNC işleme gibi eksiltici imalat da malzemeler kesici takımlara temas ederek çıkarılır. Dökümde erimiş bir malzeme bir kalıba yönlendirilir. Şekillendirme araçlarının oluşturulmasında Yüksek kuvvetler uygulayarak levha veya malzeme bloklarının  şeklini değiştirir ve talaş oluşmaz. CNC işlemede, karmaşık parçaları doğrudan CAD verilerinden ancak toplama yerine çıkarma yoluyla yapma yeteneğine sahiptir. CNC işlemede, minimum parça ile aynı büyüklükte olması gereken malzeme bloğu gerektirir. Eklemeli imalat da filamentler, tozlar, sıvılar veya diğer malzemeler üst üste eklenerek istenilen boyutta ürün elde edilebilir.

Aşağıda belirli kriterlere göre eklemeli imalat ile eksiltmeli imalat kıyaslanmaktadır. Herhangi bir imalat yöntemi kıyaslanmadan yalnızca artıları ve eksileri belirli bir sistematikle tartışılacaktır.

1.1        Malzeme

 Eklemeli imalat  orjinalinde polimerik malzemeler, mumlar ve kağıt laminantlar etrafında geliştirilmiştir. Daha sonra kompozitler, metaller ve seramikler piyasaya sürüldü . Çünkü CNC işleme orta yoğunluklu fiber levha (MDF), işlenebilir köpükler bazı polimerler gibi yumuşak malzemeler için kullanılabilir. Bununla birlikte daha yumuşak malzemeleri şekillendirmek için CNC nin Kullanımı Tipik olarak, bu parçaların döküm gibi çok aşamalı bir işlemde kullanılmak üzere hazırlanmasına odaklanır. Son ürünleri yapmak için CNC işlemesi kullanılırken özellikle iyi tanımlanmış özelliklere sahip yüksek doğrulukta parçalar üretmek için çelikler ve diğer metal alaşımlar gibi sert nispeten kırılgan malzemeler için iyi çalışır. Eksiltmeli üretimde işlenebilecek malzeme çeşitliliği neredeyse sınırsızdır buna karşın  Günümüzde eklemeli imalat da kullanılan malzemedeki çeşitlilik halen talaşlı imalat da ki kadar fazla değildir. Talaşlı imalat da malzeme israfı talaş kaldırmadan ötürü fazladır ve bu da israf demektir. Ancak eklemeli imalat da uygun tasarım ile istenilen parça  minimum israf ile üretilebilir.  Malzeme çeşitliliği arttıkça eksiltmeli imalatın yerini daha çok alacağı aşikardır.  

1.2        Hız

Yüksek hızlı CNC işleme, malzemeyi genellikle eklemeli imalatın benzer hacimde malzeme ekleyebileceğinden çok daha hızlı kaldırabilir. Yani aynı parçayı aynı malzeme ile  CNC işleme eklemeli imalattan daha hızlı üretir.CNC makineler, özellikle parçalar geometrilerde daha karmaşık hale geldikçe önemli kurulum ve süreç planlaması gerektirir. Bu da maliyet ve kurulum süresi uzaması demektir. Bu nedenle hız, yalnızca parça malzemesiyle fiziksel etkileşimden ziyade tüm süreç açısından düşünülmelidir. CNC, parçaların bir makine içinde yeniden konumlandırılmasını veya yeniden yerleştirilmesini veya birden fazla makinenin kullanılmasını gerektiren çok aşamalı bir üretim sürecidir. Bir eklemeli imalat makinesinde parça yapmak yalnızca birkaç saat sürebilir. Baskı hizmeti alınsa bile üretim yöntemine göre 1- 7 iş gününde teslim edilmektedir Bu da oldukça kısa bir zaman dilimine tekabül eder. Eklemeli imalat da birden çok parça tek bir yapı üzerinde üretilebilir.  Yüksek kaliteye ihtiyaç duyuluyor ise bitirme işlemi birkaç gün sürebilir. Aynı işlem 5 eksenli yüksek hızlı işlemeyi kullanarak bile tamamlanma süresinde fark yaratır. Yüksek karmaşıklıktaki parçalar için haftalar alabilir. Bunun nedeni parçayı ilk kez yapmak için gereken karmaşık planlama ve özel düzenekler ve donanımlardır. Ancak ikinci ve sonraki parçalar için yani seri üretim için CNC daha hızlı olabilir.  

1.1.3        Karmaşık parça üretim kabiliyeti

Geometrik karmaşıklık ne kadar yüksek olursa Eklemeli imalatın CNC ye göre avantajı o kadar artar. Bir parça direk tek parça halinde CNC ile üretilmek istenirse üretilemeyen bazı geometrik özellikler olabilir.” Bir işleme takımının bir iş milinde taşınması gerektiğinden takımın bir parçasının işleme yüzeyinde bulunmasını engelleyen belirli erişebilirlik kısıtlamaları veya çalışmalar olabilir.” Eklemli imalat süreçleri aynı şekilde sınırlandırılmaz ve alttan kesmeler ve dahili özellikler belirli süreç planlaması olmadan  kolayca oluşturulabilir.  Belirli parçalar tek parça halinde üretilemez bu parçaları ayrı parçalar halinde üretip daha sonradan tekrar birleştirilmedikçe CNC tarafından üretilmesi mümkün değildir. Örnek olarak bir şişenin içindeyken bir gemiyi nasıl işlenilebilir? Yüksek olasılıkla parçaları ayrı ayrı üretip bunları montaj veya birleştirme yolunu arayacaksınız. Eklemeli imalat ile bir gemiyi ve bir şişeyi aynı anda inşa edebilirsiniz.  Bazı parçaların eklemeli imalat ile üretilmesi halen mümkün olsa da üretememe ihtimali çok düşüktür. Uygun eklemeli imalat yöntemi seçildiği taktirde bu olasılık düşecektir.

1.4        Doğruluk/Çözünürlük

Eklemeli imalat makinaları  genellikle on mikronun katları çözünürlüğünde çalışır. Bu makinelerin faklı eksenler de farklı çözünürlüğe sahip olduğu yaygın bir gerçektir. Genellikle dikey eksen katman kalınlığını ayarlamakla ilgilendiği için  diğer eksenlere göre daha yüksek çözünürlüğe sahip olacaktır.  Normalde bir stereolitografi cihazı normalde galvanometrik ayna sürücüleri kullanarak konumlandırılacak olan yapı mekanizmasının bir parçası olarak bir lazer kullanır. Bir yandan  Galvanometrenin çözünürlüğü, inşa edilen parçanın genel çözünürlüğünü belirlerken diğer yandan lazer ışının çapı minimum duvar kalınlığını belirleyecektir. CNC baktığımızda ise makinanın doğruluğu, minimum olarak 3 ortogonal eksen boyunca benzer bir  konumlandırma çözünürlüğü ve döner kesici takımların çapı ile belirlenir. Duvar kalınlığı çıkarma işlemi olduğu için takım çapından daha ince olabilir. Her iki durumda da yapı malzemesinin istenen geometri ve özelliğin bir fonksiyonu olacaktır.

1.1.5        Geometri

Eklemeli imalat makineleri esasen karmaşık, 3B bir problemi nominal kalınlığa sahip bir dizi basit 2B kesite böler. Bu şekilde 3B deki yüzeylerin bağlantısı kaldırılır ve süreklilik, bir kesitin bitişik olana ne kadar yakın olduğu ile belirlenir.  Bu CNC de kolayca yapılmadığı için yüzeylerin işlenmesi normalde 3B uzayda oluşturulmalıdır. Silindirler, Küboidler, koniler vb. gibi  basit geometrilerde bu bir yol boyunca noktaların birleştirilmesi ile tanımlanan  nispeten kolay bir işlemdir bu noktalar oldukça uzak ve alet oryantasyonu sabitleniyor. Serbest biçimli yüzeyler söz konusu olduğunda bu noktalar yönlendirmedeki bir çok değişiklikle birbirine çok yakın hale gelebilir. Bu tür geometrilerin CNC ile üretilmesi 5 eksenli interpolasyonu kontrol veya daha büyük olsa bile son derece zor olabilir. Altta kesmeler, muhafazalar, keskin iç köşeler ve diğer özellikler, bu özellikler belirli sınırların ötesindeyse başarısız olabilir.

1.1.6        Programlama ve bakım masrafı

Eksiltmeli imalat ilk zamanlarda el ile yapılmaktaydı artık CNC teknolojileri bilgisayar ile programlanabilen teknolojiler olarak el işçiliğinin yerini almıştır. Gene de robotların ve makinaların giremediği yerde insana ihtiyaç vardır. Bu makineler hız ayarı, yaklaşma konumu, ve açısı gibi çeşitli ayarlar istemektedir.  Artık malzeme oluşması, kesici takım aşınması, karmaşık parçaları zor işleme ve uzun zamana ihtiyaç duyulması gibi bazı dezavantajlar içermektedir. Eklemeli imalat da da aynı şekilde belirli bir iş akışı içerisinde yapılmalıdır. Çoğu AM makinesinde olması muhtemel olan en kötü durum, programlama ve proses parametresi seçimi düzgün yapılmadığında parçanın çok iyi yapılamamasıdır. Bu yapılmadığı taktirde makineye ciddi zarar verilmektedir. 

Eklemeli imalatın Geleneksel imalat yöntemleri ile kıyaslanması Talaşlı imalat; metal, plastik, ahşap gibi malzemelere üzerinden veya iç kısmından malzeme kaldırarak şekil verme işlemidir. Başka bir tabirle;  Bir malzemeye istenen özellikleri kazandırmak için( yüzey, şekil ve boyut) için bir takım ve güç kullanarak yapılan, iş parçası üzerinden tabaka şeklinde malzeme kaldırma…

Bir yanıt yazın

E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir